[发明专利]用于将二氧化碳转化为甲醇的方法和设备

说明书

本发明涉及一种用于将二氧化碳和氢气转化为第一产物甲醇和第二产物水的设备和方法，其中，提供带有催化剂的反应器。向反应器中输入二氧化碳和氢气，其中，在反应器中设置第一压力和第一温度。将液态的第一组分作为冷却剂并且作为用于第一产物甲醇的提取剂输入反应器中，其中，液态的第一组分具有低于第一温度的第二温度。在反应器中将二氧化碳和氢气转化为第一产物甲醇和第二产物水，其中，在反应器中选择第一温度和第一压力，使得甲醇是气态的并且第一组分和第二产物水是液态的。气态的第一产物甲醇从气相至少部分提取到至少一个液相中，其中，液相包含第一组分和第二产物水。包含第一组分、第一产物甲醇和第二产物水的第一物料流从反应器中输出。

本发明涉及一种用于将二氧化碳和氢气转化为甲醇和水的方法和设备。

供电的需求在一天过程中波动剧烈。而且随着在日间来自可再生能源的电力份额不断增大，发电量发生波动。为了能够平衡在电力需求量较小的情况下在日照充足和强风时刻电力的盈余，需要可调节的发电站或蓄能器，以便存储这些能量。

目前提供的解决方案是将电能转化为可用产品，所述可用产品尤其能够用作基础化学品。用于将电能转化为可用产品的一种可行技术是电解。尤其由水转变为氢气和氧气的电解是现有技术中已知的方法。

二氧化碳是气候有害的温室气体。其对温室效应有重要作用并且由此导致全球气候变暖。因此尤其在工业过程中二氧化碳排放的减少是符合期望的。为了使不同的工业过程尽可能气候中性地、也即以较低二氧化碳排放地进行，符合期望的是，在所述过程中产生的二氧化碳转化为可用物质。

在电解中生成的氢气可以与气候有害的二氧化碳转化为可用物质甲醇。基于反应热力学，在二氧化碳和氢气转化为甲醇和水时的平衡转化率被强烈限制。

在传统的甲醇合成过程中，使用合成气、也即氢气、一氧化碳和二氧化碳的混合物作为反应物。合成气必须存在于50-100bar和200-300℃的严苛的反应条件下，以便能够实施该反应。

如果不用合成气，而是主要使用二氧化碳和氢气作为反应物，则与由合成气制备甲醇相比达到降低数倍的转化率。在该反应条件下二氧化碳的转化率不利地处于约为20％的较低数量级。

为了增加从氢气和二氧化碳至甲醇的总转化率，将未反应的二氧化碳和未反应的氢气循环导引。由于在投入使用的管道线路中和反应器中形成压力损失，需要压缩机将回收的未反应气体进行重新压缩。循环导引的气体混合物的量越多，用于将二氧化碳转化为甲醇的能量需求也就不利地越高，因为压缩机需要大量能量。

因此本发明所要解决的技术问题在于，提供一种方法和设备，其能够使氢气和二氧化碳生成甲醇和水的反应的转化率提高并且在此是能量高效的。

所述技术问题通过根据权利要求1的方法和根据权利要求13的设备解决。

用于使二氧化碳和氢气转化为第一产物甲醇和第二产物水的方法主要包括提供具有催化剂的反应器。向反应器中输入二氧化碳和氢气。在此在反应器中具有第一压力和第一温度。此外，还向反应器中输入液态的第一组分作为冷却剂并作为用于第一产物甲醇的提取剂(或称为抽取剂)。所述液态的第一组分在此具有低于第一温度的第二温度。因此液态的第一组分适合于反应器的冷却。在反应器中二氧化碳和氢气转化为第一产物甲醇和第二产物水，其中，在反应器中选择第一温度和第一压力，使得甲醇至少部分是气态的并且第一组分和第二产物水至少部分是液态的。气态的第一产物甲醇则可以借助至少一个包含第一组分和第二产物水的液相从气相中提取。包含第一组分、甲醇和第二产物水的液态的第一物料流从反应器中输出。

根据本发明用于实施二氧化碳和氢气转化为第一产物甲醇和第二产物水的方法的设备包括带有催化剂的反应器。所述设备此外还包括进入反应器的第一入口，用于将二氧化碳和氢气输入反应器中。所述设备此外还包括进入反应器的第二入口，用于输入液态的第一组分。所述设备还包括从反应器引出的第一出口，用于将包含第一组分、甲醇和第二产物水的第一物料流输出。根据本发明的设备还包括填充有液态的第一组分的接收容器，所述接收容器通过第一管道线路与反应器相连。